【摘要】：介紹了當(dāng)前幾種AFM探針針尖修飾技術(shù),以及它們?cè)诟叻肿硬牧稀⑸锊牧�、微觀摩擦學(xué)、粘附力、納米級(jí)電化學(xué)、碳納米管及納米加工方面的研究進(jìn)展。AFM探針針尖修飾的目的主要是:提高掃描圖像分辨率,其分辨率可達(dá)納米或亞納米級(jí)別;用力曲線探究特定基團(tuán)間的相互作用,定量分析端基與端基之間、分子鏈與分子鏈之間及端基與分子鏈之間的相互作用力,避免針尖對(duì)生物樣品表面的損壞;對(duì)分子材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行修飾,特別是在生物細(xì)胞、DNA分子鏈上及分子識(shí)別;避免Si或Si3N4針尖與表面硬度較大的樣品直接接觸,延長(zhǎng)探針針尖的使用壽命。在研究天然橡膠硫化的作用機(jī)理時(shí),可以用針尖修飾技術(shù)來(lái)模擬這個(gè)過(guò)程,探究天然橡膠分子鏈與單個(gè)硫原子的相互作用方式與作用力。通過(guò)電化學(xué)接枝聚合把高分子接枝在AFM針尖上,為研究單鏈的彈性力、引起構(gòu)象轉(zhuǎn)變的力、相互作用的雙分子的分離力及特定的官能團(tuán)的相互作用提供了許多可能性。分析了影響AFM探針針尖修飾的因素,結(jié)合材料領(lǐng)域方面的發(fā)展,對(duì)針尖修飾技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用前景做了分析和預(yù)測(cè)。
【圖文】：

臂在樣品表面上的位置關(guān)系圖，從而得到樣品形貌圖［１］，其原理圖如圖１所示。ＡＦＭ不僅僅是樣品表面高分辨率成像的一種工具，也用于力與距離的關(guān)系曲線，簡(jiǎn)稱力曲線。它能提供材料表面的局部性能，如彈性、硬度、Ｈａｍａｋｅｒ常數(shù)、粘附力和表面電荷密度等有價(jià)值信息［２－５］。目前ＡＦＭ的另一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)則是探針針尖修飾，這門技術(shù)的迅速發(fā)展使得定性定量測(cè)量各種表面力更為容易，大力推動(dòng)了分子間力的測(cè)量技術(shù)，為特定基團(tuán)間的相互作用力的測(cè)量提供了方法，并可以改善表征微觀形貌的清晰度［６，７］。再者，可以運(yùn)用到分子的單個(gè)化學(xué)鍵斷裂［８－１１］和高分子鏈拉伸的力測(cè)量，從根本上為微觀成鍵與斷鍵及高分子鏈柔順性提供了直接分析資料。如Ｗｅｉ等［１２］采�。常被已趸柰榉肿訉�(duì)ＡＦＭ針尖進(jìn)行修飾，研究了一對(duì)氨基間的單鍵力；或直接用氨基修飾ＡＦＭ針尖來(lái)研究目標(biāo)分子相互作用的生物、物理參數(shù)［１３］。ＡＦＭ探針針尖的化學(xué)修飾和生物化學(xué)修飾技術(shù)顯著地拓寬了ＡＦＭ的應(yīng)用范圍［１４］。本文主要針對(duì)ＡＦＭ探針針尖修飾技術(shù)進(jìn)行了綜述，并分析了影響針尖修飾的因素，結(jié)合材料領(lǐng)域的發(fā)展，對(duì)該技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用前景進(jìn)行了分析和預(yù)測(cè)。SampleImageCantilever-tipLaserQuadphotodiodePiezoscannerX,Y,Z圖１原子力顯微鏡原理圖Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆａｎａｔｏｍｉｃｆｏｒｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ１材料修飾ＡＦＭ探針針尖早期的ＡＦＭ實(shí)驗(yàn)是依靠把鉆石碎片粘在懸臂的末端，或把微小顆粒粘附到懸臂末端。市售的微加工針尖是由Ｓｉ３Ｎ４或Ｓｉ構(gòu)成的，在

觀摩擦學(xué)［１９］等方面。１．１金－巰基涂層修飾ＡＦＭ針尖可靠性最高的是金－巰基涂層在ＡＦＭ探針針尖上的修飾。在用硫醇或二硫化物修飾金涂覆的ＡＦＭ的針尖方面［２０，２１］，Ｆｕｊｉｈｉｒａ等［２２］提出了一種新的兩步預(yù)清洗工藝，目前廣泛市售的金涂層ＡＦＭ探針大都采用這種工序。首先把鍍金的針尖進(jìn)行臭氧處理，然后在高于室溫的溫度下用乙醇進(jìn)行還原。兩步清潔過(guò)后，立即用ＣＨ３Ｃ９ＳＨ或ＨＯＯＣＣ１０ＳＨ對(duì)針尖進(jìn)行修飾，如圖２所示，并比較兩種修飾后探針在基團(tuán)間的摩擦力和粘附力，得出后者的粘附力優(yōu)于前者，通過(guò)后者作出的粘附力圖幾乎都表現(xiàn)為正常，前者只有７０％左右表現(xiàn)為正常。Ｌｉ等［２３］用噴霧法，在真空環(huán)境下把金納米粒子覆蓋在ＡＦＭ針尖上，然后再把針尖浸入庚烷硫醇和巰基離子進(jìn)行修飾，以此烷基－針尖在被活性劑修飾后的石英表面上作力曲線，其結(jié)果表明石英表面存在修飾薄膜，并證實(shí)了兩性離子在石英表面上的吸附機(jī)理。還有學(xué)者研究了單個(gè)主－客體配合物的斷裂力［２４］，通過(guò)把客體分子（如金剛烷基硫醇、叔丁基苯）吸附在鍍金的ＡＦＭ針尖上，在β－環(huán)糊精自組裝單分子膜上作力曲線，，由力曲線所得數(shù)據(jù)作統(tǒng)計(jì)分析，得到了不同單個(gè)主－客體配合物的斷裂力。SSSSSSCH3CH3CH3OHOHC=OGoldtipGoldtip圖２硫醇修飾的鍍金針尖Ｆｉｇ．２Ｔｈｉｏｌｓ－ｍｏｄｉｆｉｅｄＡＦＭｇｏｌｄ－ｃｏａｔｅｄｔｉｐ１．２高分子修飾ＡＦＭ針尖早在１９９４年就出現(xiàn)另一種類型的ＡＦＭ力測(cè)量，即單分子實(shí)驗(yàn)。拉伸單個(gè)高分子的力或使單鍵

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本文編號(hào)：2554800